周 赟

(山西西山煤電股份公司 西銘礦，山西 太原 030052)

0 引言

目前，西銘礦掘進(jìn)工作面采用氣動鉆機(jī)打設(shè)錨桿(錨索)和掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時支護(hù)，需要人工搭建登高作業(yè)平臺，支護(hù)工藝復(fù)雜且工人作業(yè)強(qiáng)度較大，掘進(jìn)效率低，對現(xiàn)場作業(yè)人員安全隱患較大，嚴(yán)重制約著礦井綜合機(jī)械化掘進(jìn)水平的提升。近年來，隨著煤礦機(jī)械設(shè)計、制造和裝備水平的不斷提升，綜合臨時支護(hù)和永久支護(hù)功能的礦用液壓錨桿鉆車研制成功，為掘進(jìn)工作面減輕人工作業(yè)強(qiáng)度、提升機(jī)械化作業(yè)水平帶來了福音。因此，基于CMM2-15型液壓錨桿鉆車的技術(shù)特點(diǎn)，首次將其用于西銘礦西部下組煤總回風(fēng)巷(二期)掘進(jìn)工作面中，取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

1 掘進(jìn)工作面基本情況

西銘礦西部下組煤總回風(fēng)巷(二期)用于南六采區(qū)回風(fēng)，服務(wù)年限20年。圖1為西部下組煤總回風(fēng)巷(二期)平面布置示意圖。開口位置位于南六單軌吊充電硐室與南六回風(fēng)巷外返交叉處的A點(diǎn)，終點(diǎn)至西部下組煤總回風(fēng)巷(二期)E點(diǎn)。AB段以1-1斷面，按方位角248°34′24″沿8#煤頂板施工88 m。BC段以1-1斷面，按方位角232°29′46″沿8#煤頂板施工328 m。CD段以2-2斷面，按方位角232°29′46″，從C點(diǎn)以10°起坡，之后將穿過均厚3.40 m的石灰?guī)r，進(jìn)入均厚5.88 m的頁巖層，然后沿毛兒溝灰?guī)r底部掘進(jìn)至D點(diǎn)，與南六回風(fēng)措施巷貫通，工程量62 m。DE段以2-2斷面，按方位角232°29′46″沿毛兒溝灰?guī)r底部掘進(jìn)42 m與西部下組煤總回風(fēng)巷(二期)貫通。巷道總工程量520 m，其中AC段工程量416 m，CE段工程量104 m，最大坡度10°。

圖1 西部下組煤總回風(fēng)巷(二期)平面布置示意圖

圖2為巷道支護(hù)斷面示意圖。

掘進(jìn)工作面井下位于南六盤區(qū)大巷保護(hù)煤柱內(nèi)。工作面東起南六單軌吊充電硐室；北鄰南六單軌吊巷；南部為南六采區(qū)實(shí)煤區(qū)。婁煩灘進(jìn)風(fēng)暗立井位于該巷北部，與設(shè)計線平距75 m。蓋山厚度276 m～460 m，平均371 m。掘進(jìn)工作面巷道頂?shù)装迩闆r見表1。

表1 巷道頂?shù)装迩闆r

2 CMM2-15型液壓錨桿鉆車施工工藝

2.1 錨桿鉆車主要技術(shù)參數(shù)

CMM2-15型液壓錨桿鉆車的主要組成部分包括行走部分、主體部分、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、鉆臂機(jī)構(gòu)和液壓電氣機(jī)構(gòu)等，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、維修簡易、安全高效等優(yōu)點(diǎn)，適用于井下巷道掘進(jìn)的支護(hù)工作中，可以實(shí)現(xiàn)錨桿、錨索、炮孔、地測鉆孔等打設(shè)，同時對巷道頂板和兩幫進(jìn)行支護(hù)，適用巷道尺寸為寬4 m～6 m，高2.5 m～4 m，坡度0～12°。表2為CMM2-15型液壓錨桿鉆車主要技術(shù)參數(shù)。

表2 CMM2-15型液壓錨桿鉆車主要技術(shù)參數(shù)

圖3為CMM2-15型液壓錨桿鉆車實(shí)物圖。

圖3 CMM2-15型液壓錨桿鉆車實(shí)物圖

2.2 巷道支護(hù)工藝

2.2.1 臨時支護(hù)工藝

因該掘進(jìn)巷道斷面尺寸較大，已超過掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時支護(hù)能夠達(dá)到的寬度，而進(jìn)行永久支護(hù)時必須基于掘進(jìn)巷道的臨時支護(hù)，因此采用CMM2-15型液壓錨桿鉆車前部支撐機(jī)構(gòu)作為臨時支護(hù)裝置，在完成一個面的永久支護(hù)后將錨桿鉆車移動到另一個面進(jìn)行臨時支護(hù)作業(yè)。臨時支護(hù)具體施工工藝如下：在掘進(jìn)機(jī)施工完一個循環(huán)后，先將掘進(jìn)機(jī)停機(jī)移至掌子面10 m外并閉鎖蓋好防護(hù)罩，再對掘進(jìn)工作面進(jìn)行“敲幫問頂”工作，撬掉頂幫危巖活石，確保頂幫無離層、滾幫后開始臨時支護(hù)作業(yè)，然后將液壓錨桿鉆車行駛至掌子面，再將其前部支撐機(jī)構(gòu)升起，同時使支護(hù)頂梁套筒向左右兩側(cè)伸展出來，將鋼筋網(wǎng)放置在上面以加大支護(hù)面積，再將支撐機(jī)構(gòu)升起接頂嚴(yán)實(shí)，在錨桿鉆機(jī)臨時支護(hù)下開始進(jìn)行永久支護(hù)作業(yè)，在完成永久支護(hù)作業(yè)后開始實(shí)施下一循環(huán)作業(yè)。

2.2.2 錨桿(錨索)打設(shè)施工工藝

錨桿(錨索)打設(shè)施工工藝如下：①準(zhǔn)備工作：檢查錨桿鉆車的液壓電氣結(jié)構(gòu)等是否完好，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，并進(jìn)行敲幫問頂，處理浮矸活石；②標(biāo)定眼位：按掘進(jìn)巷道支護(hù)斷面設(shè)計標(biāo)定眼位，巷道中所有靠幫的頂錨桿均按75°的角度向兩幫傾斜，其余錨桿垂直巖面；③打設(shè)鉆眼：操作錨桿鉆車的鉆臂機(jī)構(gòu)打設(shè)鉆孔；④清理鉆孔：用吹眼器吹凈孔內(nèi)余碴、積水；⑤安裝錨桿(錨索)：先把錨固劑送入孔內(nèi)，再把錨桿(錨索)送至眼底；⑥攪拌：在鉆臂上安裝攪拌器，操作鉆臂機(jī)構(gòu)對準(zhǔn)錨桿(錨索)后帶動錨桿(錨索)旋轉(zhuǎn)，攪拌25 s；⑦緊固：攪拌完后，用風(fēng)動扳手將螺帽擰緊壓緊托板；⑧檢查：用力矩扳手進(jìn)行緊固錨桿(錨索)的校驗(yàn)，保證其緊固力達(dá)到設(shè)計要求。錨桿錨固力≥105 kN，緊固力矩≥1 240 N·m；錨索錨固力≥1 200 kN，張拉預(yù)緊力≥1 100 kN。

2.3 錨桿鉆車操作要求

(1) 在首次啟動錨桿鉆車時，應(yīng)當(dāng)采取點(diǎn)動啟動的方式，并通過布置于電機(jī)后的散熱片對電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行情況進(jìn)行觀測，其中順時針為正轉(zhuǎn)運(yùn)行方向。

(2) 在錨桿鉆車啟動的同時，布置于錨桿鉆車的負(fù)載敏感泵也會啟動供油，將錨桿鉆車移動至預(yù)定位置，并基于掘進(jìn)巷道斷面設(shè)計錨桿鉆機(jī)升降平臺，以使現(xiàn)場作業(yè)人員可以在平臺上進(jìn)行作業(yè)。

(3) 調(diào)試完錨桿鉆機(jī)升降平臺后，打開其平臺兩側(cè)踏板，便于現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行安全施工，再將操作錨桿鉆機(jī)的前部支撐機(jī)構(gòu)升起牢靠接頂，之后進(jìn)行頂板錨桿(錨索)孔的鉆進(jìn)作業(yè)，鉆進(jìn)作業(yè)結(jié)束后在鉆孔內(nèi)安裝錨固劑并攪拌鎖緊。完成頂板支護(hù)作業(yè)后，將兩側(cè)鉆臂推進(jìn)機(jī)構(gòu)調(diào)整為水平方向，再對兩幫錨桿進(jìn)行永久支護(hù)作業(yè)。

(4) 在操作錨桿鉆機(jī)鉆臂的方位、角度完成掘進(jìn)巷道所有的頂幫支護(hù)作業(yè)后，必須將其各部分收回到原位，并將其前部支撐機(jī)構(gòu)最后收回到原位。

(5) 接下來操縱行走機(jī)構(gòu)控制閥將機(jī)器行走至下一循環(huán)作業(yè)。

3 錨桿鉆車應(yīng)用效果

同之前采用人工風(fēng)動鉆機(jī)打眼等支護(hù)工藝相比，使用錨桿鉆車的支護(hù)工藝可以在很大程度上提高掘進(jìn)工作效率、降低人工勞動強(qiáng)度。表3為掘進(jìn)工作面錨桿鉆車使用前后效果對比統(tǒng)計。

表3 錨桿鉆車使用前后效果對比統(tǒng)計

4 結(jié)語

針對目前西銘礦采用人工風(fēng)動鉆機(jī)打眼等支護(hù)工藝人工作業(yè)強(qiáng)度大、掘進(jìn)效率低等問題，本文首次將CMM2-15型液壓錨桿鉆車應(yīng)用于西銘礦井下掘進(jìn)工作面作業(yè)的臨時支護(hù)與錨桿(錨索)打設(shè)中，經(jīng)與原支護(hù)工藝相比較，采用錨桿鉆車后可以在很大程度上提高掘進(jìn)工作效率、降低工人勞動強(qiáng)度，從而保證了礦井的安全生產(chǎn)和采掘銜接部署，可以推廣應(yīng)用到礦井其他掘進(jìn)工作面作業(yè)中。